隱式類型轉換
在 JavaScript 中,當我們進行比較操作或者加減乘除四則運算操作時,常常會觸發 JavaScript 的隱式類型轉換機制;而這部分也往往是令人迷惑的地方。譬如瀏覽器中的 console.log 操作常常會將任何值都轉化為字符串然後展示,而數學運算則會首先將值轉化為數值類型(除了 Date 類型對象)然後進行操作。
我們首先來看幾組典型的 JavaScript 中運算符操作結果,希望閱讀完本部分之後能夠對每壹個條目都能進行合理解釋:
// 比較
[] == ![] // true
NaN !== NaN // true
1 == true // true
2 == true // false
"2" == true // flase
null > 0 // false
null < 0 // false
null == 0 // false
null >= 0 // true
// 加法
true + 1 // 1
undefined + 1 // NaN
let obj = {};
{} + 1 // 1,這裏的 {} 被當成了代碼塊
{ 1 + 1 } + 1 // 1
obj + 1 // [object Object]1
{} + {} // Chrome 上顯示 "[object Object][object Object]",Firefox 顯示 NaN
[] + {} // [object Object]
[] + a // [object Object]
+ [] // 等價於 + "" => 0
{} + [] // 0
a + [] // [object Object]
[2,3] + [1,2] // '2,31,2'
[2] + 1 // '21'
[2] + (-1) // "2-1"
// 減法或其他操作,無法進行字符串連接,因此在錯誤的字符串格式下返回 NaN
[2] - 1 // 1
[2,3] - 1 // NaN
{} - 1 // -1
原始類型間轉換
JavaScript 中我們常說的原始類型包括了數值類型、字符串類型、布爾類型與空類型這幾種;而我們常用的原始類型之間的轉換函數就是 String、Number 與 Boolean:
// String
let value = true;
console.log(typeof value); // boolean
value = String(value); // now value is a string "true"
console.log(typeof value); // string
// Number
let str = "123";
console.log(typeof str); // string
let num = Number(str); // becomes a number 123
console.log(typeof num); // number
let age = Number("an arbitrary string instead of a number");
console.log(age); // NaN, conversion failed
// Boolean
console.log( Boolean(1) ); // true
console.log( Boolean(0) ); // false
console.log( Boolean("hello") ); // true
console.log( Boolean("") ); // false
最終,我們可以得到如下的 JavaScript 原始類型轉換表(包括復合類型向原始類型轉換的範例):
原始值
轉化為數值類型
轉化為字符串類型
轉化為 Boolean 類型
false
0
"false"
false
true
1
"true"
true
0
0
"0"
false
1
1
"1"
true
"0"
0
"0"
true
"1"
1
"1"
true
NaN
NaN
"NaN"
false
Infinity
Infinity
"Infinity"
true
-Infinity
-Infinity
"-Infinity"
true
""
0
""
false
"20"
20
"20"
true
"twenty"
NaN
"twenty"
true
[ ]
0
""
true
[20]
20
"20"
true
[10,20]
NaN
"10,20"
true
["twenty"]
NaN
"twenty"
true
["ten","twenty"]
NaN
"ten,twenty"
true
function(){}
NaN
"function(){}"
true
{ }
NaN
"[object Object]"
true
null
0
"null"
false
undefined
NaN
"undefined"
false
ToPrimitive
在比較運算與加法運算中,都會涉及到將運算符兩側的操作對象轉化為原始對象的步驟;而 JavaScript 中這種轉化實際上都是由 ToPrimitive 函數執行的。實際上,當某個對象出現在了需要原始類型才能進行操作的上下文時,JavaScript 會自動調用 ToPrimitive 函數將對象轉化為原始類型;譬如上文介紹的 alert 函數、數學運算符、作為對象的鍵都是典型場景,該函數的簽名如下:
ToPrimitive(input, PreferredType?)
為了更好地理解其工作原理,我們可以用 JavaScript 進行簡單地實現:
var ToPrimitive = function(obj,preferredType){
var APIs = {
typeOf: function(obj){
return Object.prototype.toString.call(obj).slice(8,-1);
},
isPrimitive: function(obj){
var _this = this,
types = ['Null','Undefined','String','Boolean','Number'];
return types.indexOf(_this.typeOf(obj)) !== -1;
}
};
// 如果 obj 本身已經是原始對象,則直接返回
if(APIs.isPrimitive(obj)) {return obj;}
// 對於 Date 類型,會優先使用其 toString 方法;否則優先使用 valueOf 方法
preferredType = (preferredType === 'String' || APIs.typeOf(obj) === 'Date' ) ? 'String' : 'Number';
if(preferredType==='Number'){
if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()};
if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()};
}else{
if(APIs.isPrimitive(obj.toString())) { return obj.toString()};
if(APIs.isPrimitive(obj.valueOf())) { return obj.valueOf()};
}
throw new TypeError('TypeError');
}
我們可以簡單覆寫某個對象的 valueOf 方法,即可以發現其運算結果發生了變化:
let obj = {
valueOf:() => {
return 0;
}
}
obj + 1 // 1
如果我們強制將某個對象的 valueOf 與 toString 方法都覆寫為返回值為對象的方法,則會直接拋出異常。
obj = {
valueOf: function () {
console.log("valueOf");
return {}; // not a primitive
},
toString: function () {
console.log("toString");
return {}; // not a primitive
}
}
obj + 1
// error
Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value
at <anonymous>:1:5
值得壹提的是對於數值類型的 valueOf() 函數的調用結果仍為數組,因此數組類型的隱式類型轉換結果是字符串。而在 ES6 中引入 Symbol 類型之後,JavaScript 會優先調用對象的 [Symbol.toPrimitive] 方法來將該對象轉化為原始類型,那麽方法的調用順序就變為了:
當 obj[Symbol.toPrimitive](preferredType) 方法存在時,優先調用該方法;
如果 preferredType 參數為 String,則依次嘗試 obj.toString() 與 obj.valueOf() ;如果 preferredType 參數為 Number 或者默認值,則依次嘗試 obj.valueOf() 與 obj.toString() 。
而 [Symbol.toPrimitive] 方法的簽名為:
obj[Symbol.toPrimitive] = function(hint) {
// return a primitive value
// hint = one of "string", "number", "default"
}
我們同樣可以通過覆寫該方法來修改對象的運算表現:
user = {
name: "John",
money: 1000,
[Symbol.toPrimitive](hint) {
console.log(`hint: ${hint}`);
return hint == "string" ? `{name: "${this.name}"}` : this.money;
}
};
// conversions demo:
console.log(user); // hint: string -> {name: "John"}
console.log(+user); // hint: number -> 1000
console.log(user + 500); // hint: default -> 1500
比較運算
JavaScript 為我們提供了嚴格比較與類型轉換比較兩種模式,嚴格比較(===)只會在操作符兩側的操作對象類型壹致,並且內容壹致時才會返回為 true,否則返回 false。而更為廣泛使用的 == 操作符則會首先將操作對象轉化為相同類型,再進行比較。對於 <= 等運算,則會首先轉化為原始對象(Primitives),然後再進行對比。
標準的相等性操作符(== 與 !=)使用了Abstract Equality Comparison Algorithm來比較操作符兩側的操作對象(x == y),該算法流程要點提取如下:
如果 x 或 y 中有壹個為 NaN,則返回 false;
如果 x 與 y 皆為 null 或 undefined 中的壹種類型,則返回 true(null == undefined // true);否則返回 false(null == 0 // false);如果 x,y 類型不壹致,且 x,y 為 String、Number、Boolean 中的某壹類型,則將 x,y 使用 toNumber 函數轉化為 Number 類型再進行比較;如果 x,y 中有壹個為 Object,則首先使用 ToPrimitive 函數將其轉化為原始類型,再進行比較。
我們再來回顧下文首提出的 [] == ![] 這個比較運算,首先 [] 為對象,則調用 ToPrimitive 函數將其轉化為字符串 "";對於右側的 ![],首先會進行顯式類型轉換,將其轉化為 false。然後在比較運算中,會將運算符兩側的運算對象都轉化為數值類型,即都轉化為了 0,因此最終的比較結果為 true。在上文中還介紹了 null >= 0 為 true 的這種比較結果,在 ECMAScript 中還規定,如果 < 為 false,則 >= 為 true。
加法運算
對於加法運算而言,JavaScript 首先會將操作符兩側的對象轉換為 Primitive 類型;然後當適當的隱式類型轉換能得出有意義的值的前提下,JavaScript 會先進行隱式類型轉換,再進行運算。譬如 value1 + value2 這個表達式,首先會調用 ToPrimitive 函數將兩個操作數轉化為原始類型:
prim1 := ToPrimitive(value1)
prim2 := ToPrimitive(value2)
這裏將會優先調用除了 Date 類型之外對象的 valueOf 方法,而因為數組的 valueOf 方法的返回值仍為數組類型,則會返回其字符串表示。而經過轉換之後的 prim1 與 prim2 中的任壹個為字符串,則會優先進行字符串連接;否則進行加法計算。
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